[发明专利]低温潜伏型环氧树脂固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂固化剂及其制备方法，特别是一种低温潜伏型环氧树脂固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是一类具有良好的粘接性、电绝缘性、化学稳定性的热固性高分子材料，作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，广泛应用于建筑、机械、电子电气、航空航天等领域。

环氧树脂使用时必须加入固化剂，并在一定条件下进行固化反应，生成立体网状结构的产物，才会显现出各种优良的性能，成为具有真正使用价值的环氧材料。因此固化剂在环氧树脂的应用中具有决定性的作用。

显在型固化剂与环氧树脂组成双组分体系，即固化剂与环氧树脂分别包装，施工时将两种组分按比例混合使用。双组分环氧树脂具有以下缺点：(1)增加了包装和贮运的麻烦；(2)使用时混合比例的准确性和均一性将影响粘接强度，施工要求高；(3)树脂和固化剂混合后使用时间短，不能长期存放，配置的树脂液若不能及时用完会造成浪费。(4)由于粘度随时间上升，改变了操作工艺性，不能用于自动化生产。

潜伏性固化剂与环氧树脂组成单组分体系，在室温下具有一定的贮存稳定性，而在加热、光照、湿气、加压等条件下能迅速进行固化反应。与双组分环氧树脂体系相比，由潜伏性固化剂与环氧树脂混合配制而成的单组分环氧树脂体系具有简化生产操作工艺，防止环境污染，提高产品质量，适应现代大规模工业化生产等优点。因此潜伏型固化剂是近年来国内外环氧树脂固化剂研究与开发的重点。

常见的潜伏性固化剂有如下几种类型：咪唑或咪唑盐类、双氰胺类、有机酸酰肼类、三氟化硼络合物类、酸酐类等，但这些潜伏型固化剂仍存在如下问题：(1)固化温度高(100℃以上)，对模具要求高，能耗高；(2)高温固化时间长(100℃，30分钟以上)，不能满足自动化流水线生产中快速固化的要求；(3)低温固化和适用期之间的矛盾没有解决，降低固化温度的同时会缩短适用期，延长适用期的同时会使固化温度提高，理想的潜伏型固化剂应该同时具有较低的固化温度和较长的适用期(常温贮存时间长)。

目前，低温潜伏型固化剂的生产方法主要有两种：(1)将一些在高温下才能起固化作用的固化剂进行活化，降低固化温度；(2)将一些低温及中低温固化剂进行钝化，使之在低温下不起作用，得到一定的潜伏性，在较高的温度下才能释放出固化剂，达到固化环氧树脂的目的。以上两种方法均不能同时解决低温固化活性和长期贮存稳定性之间的矛盾。

发明内容

本发明的目的是将超支化聚合物应用于潜伏型环氧树脂固化剂中，提供一种低温潜伏型环氧树脂固化剂。

本发明的目的之二在于提供该固化剂的制备方法。

ABx(X≥2)型的单体的缩聚反应生成可溶性的高度支化的聚合物。这种聚合物不是完美的树枝状大分子，而是结构有缺陷的聚合物，这种聚合物称为超支化聚合物。超支化聚合物具有高度支化的三维立体结构，末端带有众多官能团，分子之间不结晶、无缠绕，因此超支化聚合物具有高溶解性、低粘度、强化学反应活性等性质。本发明根据低温潜伏型环氧树脂固化剂的要求和超支化聚合物的性能特点，采用柔性超支化聚酯，所谓的柔性超支化聚酯是指链段中不含苯环结构的聚酯，并将柔性超支化聚酯的端基用叔氨基进行改性，将叔氨基端基改性后的柔性超支化聚酯用于环氧树脂固化剂的制备中。含叔胺端基的柔性超支化聚酯，由于叔胺基团的引入而具有低温反应性和贮存稳定性，同时能显著改善环氧树脂的韧性等性能。为了进一步提高贮存稳定性和低温反应性，本发明采用咪唑或咪唑衍生物与环氧树脂反应形成加成物，将改性后的超支化聚酯与咪唑或咪唑衍生物和环氧树脂的加成物混合形成固溶体，该固溶体即为低温潜伏型环氧树脂固化剂。

根据上述机理，本发明采用如下技术方案

一种低温潜伏型环氧树脂固化剂，其特征在于该固化剂的组成及质量百分含量为：

含叔胺端基的柔性超支化聚酯           40～60％

咪唑或咪唑衍生物和环氧树脂的加成物   60～40％

所述的含叔胺端基的柔性超支化聚酯中，柔性超支化聚酯的分子量为3000～7000，活性端基个数为16～64，所含的叔胺端基的重量占柔性超支化聚酯分子量的30％～60％，使含叔胺端基的柔性超支化聚酯具有常温贮存稳定性和低温60℃下的固化反应活性；

所述的咪唑或咪唑衍生物和环氧树脂的加成物中，咪唑或咪唑衍生物与环氧树脂的重量比为0.5～2∶1。